建筑工程中剪力墻結構的設計探析

俞堂軍

摘 要：近幾年，隨著我國建筑結構的不斷提升，剪力墻也被越來越多的應用到了工程建設中，由于其設計形式較多，承載能力較強，所以成為了我國建筑結構設計中必不可少的組成部分。本文中，筆者就將對建筑工程中剪力墻結構設計的內容及其應用進行詳細的闡述，以供參考。

關鍵詞：建筑工程；剪力墻；結構設計

1 剪力墻結構設計的內容

剪力墻結構主要是利用鋼筋混凝土結構來代替原有施工中的框架式梁柱，來起到支撐的效果，該結構的承壓較強，可以很好的承受來自豎向以及水平方向上的壓力，從而提升建筑的穩定性，確保建筑使用的安全。通常情況下，剪力墻的設置有其固定的標準和距離，大約控制在5米以內，如果設置的過多則會對其承載能力構成一定的影響，并導致建筑穩定性出現變化。

2 剪力墻結構設計的優點

剪力墻結構是目前建筑工程中應用最為廣泛的一種結構模式，其憑借其自身的優勢保證了建筑工程的質量以及功能的發揮。結合具體的情況來看，其主要的優勢有。

2.1 穩定性

剪力墻結構主要是利用鋼筋混凝土結構來完成，相比于傳統的框架式梁柱結構老說，具有更好的整體性和支撐性，可以有效的提升建筑的穩定性。

2.2 經濟性

使用剪力墻結構設計，可以降低在建筑施工中鋼材料的增加，省掉鋼材料進行混凝土加固的步驟，從而為工程建設節省了相應的資金，合理的控制了成本的消耗，進而為企業經濟效益的提升提供了便利性。

2.3 美觀性

剪力墻結構自身具有較強的剛性、可調節性以及整體性，將其應用到工程建筑中，不僅可以確保建設質量，還可以滿足人們對建筑審美的需求。

2.4 規則性

在進行工程建設時，由于其功能性的不同，每個區域內施工的情況也會有著明顯的變化，如果采用傳統的施工設計方式，則會明顯的增加設計的復雜性，最終影響建筑的美感，而使用剪力墻結構則可以有效的避免上述情況的發生，剪力墻結構設計相對比較簡單、規則，可以很好的對建筑的不同區域進行劃分，同時其還可以有效的提升后期建筑的維修和養護效率，減少不必要的損失。

2.5 連續性

剪力墻結構設計的主要目的是作為分隔構件對建筑進行不同區域的劃分，以及對各個區域進行相應的水平方向和豎直方向的維護。因此，在整個建筑設計中，剪力墻的結構應該具有一定的連續性，既要保證建筑物的穩定性，又要使得建筑物之間不同的格局彼此分開又彼此相連。

3 剪力墻結構設計的重點內容

3.1 項目簡介

某城市高層建筑設計，總層數32層，其中包括地下1層，整個建筑高96米，抗震等級6級，主體結構為剪力墻結構。

3.2 平面布置

剪力墻結構設計中的平面布置相對比較靈活，不過在布置過程中，仍有幾點需要設計人員重點注意：

①平衡、對稱。由于整體建筑的墻體結構不是對稱的，其會存在長短不一的情況，如果在進行剪力墻結構設計時，其面臨的墻體結構較長，可以利用開洞口的方式，將剪力墻結構平等劃分成不同的小塊，這樣不僅可以保證剪力墻結構的穩定性，還不會對其美觀性造成影響。不過在開洞口過程中，需要確保洞口的一致性、整齊性，從而保證整個墻體受力均勻、結構穩定，避免在水平力作用下產生結構扭曲，提升建筑的安全性。

②剪力墻結構抗震設計過程中，最好使用雙向或者多向的剪力墻布置模式，通過空間結構的布置可以有效的提升剪力墻的穩定性，保證后續施工作業的開展，如果使用一字型的短肢布置，不僅會增加結構的荷載能力，還有可能降低材料的性能，造成破損等情況的發生。另外在進行多項剪力墻布置時，除了要保證平面主軸方向進行雙向布置外，還要對主軸的側向剛度進行合理的控制。

③剪力墻結構在使用過程中也會因剛度的突變而造成一定的影響，為了有效的規避這一情況的發生，豎直方向上的布置工作要采用從下往上的方式進行嚴格的操作，以提升結構的穩定性和安全性。

④同一平面上，剪力墻結構的質量中心與剛度中心要保持一致，只有這樣才可以保證結構是穩定的。同時在布置過程中，要沿著建筑的層高進行標準的操作，且保證側向剛度的均勻性，合理的調整空口的尺寸、大小以及整齊性，確保承重能力均衡。

⑤在建筑工程中，如果墻體出現加大的凹凸變化，則需要在凸出來的位置上進行剪力墻的規劃布置工作，確保結構的穩定。另外在進行電梯以及樓梯間等位置的剪力墻布置時，要確保其均勻性，以免影響結構的性能和美觀性。

⑥在進行剪力墻結構設計時，要對其長度進行科學設計，如果剪力墻過長，不僅會影響施工的質量，同時還增加了施工的危險性，因此，大多都是將剪力墻根據建筑的結構需求進行均勻的劃分，以保證設計和施工的質量。

3.3 墻截面厚度

剪力墻的厚度雖然是成階段性變化的，但其變化過程中承壓能力仍會保持相應的平衡狀態，且不會出現折斷的情況。根據具體的施工分析，可以得出剪力墻厚度的變化范圍大約是在50米到100米之間，這個區域內，不論其厚度如何變化都不會影響剪力墻的結構，導致變形等情況的發生。另外，剪力墻結構的主要材料為混凝土，在混凝土的強度等級發生變化樓層時，此樓層要避免進行剪力墻的厚度變化。通常高層建筑在進行剪力墻結構設計時，都會將底部剪力墻的厚度進行增加，以保證結構的穩定性。如果剪力墻的厚度超過4米，僅采用雙排配筋，并不會提升剪力墻的性能，相反還會形成中部大面積的素混凝土，使得剪力墻的的截面應力不均勻，因此在遇到厚度超過4米的剪力墻時，需要配置三排或四排鋼筋，來確保其性能的合理發揮。

3.4 連梁鋼筋

連梁主要是將剪力墻平面內的梁進行有效的連接，一方面提升墻肢之間的連接效率，另一方面對墻肢起到一定的約束作用。在設計連梁的時候，因連梁的剛度很大，普通配筋的、跨高比小的連梁很難成為延性構件，所以對連梁進行區分，按不同的形式分別設計。1跨高比大于5的連梁，此類連梁受力情況和框架梁類似，即按照框架結構中的框架梁進行設計即可。2跨高比小于5的連梁，尤其是住宅、旅館等剪力墻結構的建筑中的連梁，跨高比往往小于2，甚至不大于1，在側向力的作用下，這些連梁容易出現剪切斜裂縫。

對于跨高比小的高連梁，可以設置水平縫，形成雙連梁或者多連梁，實現彎曲破壞。當連梁寬度較大的時候，除了設置普通箍筋以外，還可以增加交叉暗柱或者設置斜向的交叉構造鋼筋來改善連梁的受力性能。

除此之外，要盡量避免樓面梁支撐在連梁上，其會對連梁造成一定的破壞，導致連梁出現扭轉的情況，這樣不僅降低對樓面梁的約束效果，還增加了連梁的承壓能力，導致結構出現損壞。另外，如果是一些截面較小的梁支撐在連梁上，比如說樓板次梁，可以采用鉸接處理的方式來提升其連接性能，保證結構的穩定性。

3.5 邊緣構件設計

邊緣構件的設計在剪力墻結構中也是有著重要的作用的，目前剪力墻中邊緣構件主要可以分為約束邊緣構件和構造邊緣構件這兩種。其中約束邊緣構件主要應用在剪力墻的底部，通常是用來強化塑性鉸部位的，以增加剪力墻底部的延性。同時約束邊緣構件對于增加高軸壓比剪力墻的塑形形變能力也有著重要的作用。而構造邊緣構件大多是應用在地軸壓比的剪力墻結構設計中。

總之，剪力墻結構在建筑行業中的廣泛應用，為提升建筑的穩定性和安全性起到了重要作用。同時技術的不斷優化和改革，也能為提升建筑的質量和性能起到推動功效。為此，在工程建設中，我們除了要提升剪力墻結構的推廣和使用效率外，還應對其技術進行不斷的創新，從而為建筑行業的長久發展貢獻力量。

參考文獻：

[1] 劉耕.關于建筑結構設計中剪力墻結構設計的探討[J].門窗，2015（5）.